JP2017063176A - プリント回路基板及びプリント回路基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】薄型のコンデンサ内蔵プリント回路基板及びコンデンサ内蔵プリント回路基板の製造方法を提供する。【解決手段】コンデンサ内蔵プリント回路基板１０００は、誘電体層１１０ａ〜１１０ｈが積層されて形成されたコア１００と、隣接する誘電体層の間に形成される内部電極層２１０ａ〜２１０ｆ及び隣接する内部電極層に互いに異なる極性の電荷を印加するように、隣接する内部電極層を交互に接続する接続ビア２２１、２２２を含み、コア１００に形成されるコンデンサ２００と、コア１００を貫通する貫通ビア３００と、をさらに含む。【選択図】図１
Description
本発明は、プリント回路基板及びプリント回路基板の製造方法に関する。
プリント回路基板に実装されるＡＰ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）は、ますます高性能化され、これによりプリント回路基板に要求されるデカップリングキャパシタンス（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ、以下、静電容量ともいう）もますます増加している。
このような要求に対応して、プリント回路基板にキャビティを加工した後に、キャビティにコンデンサを内蔵する方式でプリント回路基板を製作することがあった。しかし、コンデンサをプリント回路基板に内蔵する方式は、コンデンサの薄型化への限界のために、プリント回路基板の厚さをコンデンサの厚さ以下に形成することには限界があった。
本発明の実施例によれば、誘電体を含むコアにコンデンサを形成することで十分な静電容量を確保することができる。
また、本発明の実施例によれば、ワーページ（ｗａｒｐａｇｅ）の特性及び放熱特性を向上させることができる。
本願で用いた用語は、ただ特定の実施例を説明するために用いたものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文の中で明らかに表現しない限り、複数の表現を含む。本願において、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品、またはこれらを組み合わせたものの存在を指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除するものではないことに理解しなくてはならない。また、明細書全体で、「上に」というのは対象部分の上または下に位置することを意味し、必ずしも重力方向を基準にして上側に位置することを意味するものではない。
また、「結合」とは、各構成要素の間の接触関係において、各構成要素の間に物理的に直接接触する場合のみを意味するものではなく、他の構成が各構成要素の間に介在され、その他の構成に構成要素がそれぞれ接触している場合まで包括する概念として使用する。
図に示されている各構成の大きさや厚さは、説明の便宜のために任意に示したものであって、本発明が必ずしも図示されものにより限定されることはない。
以下、本発明に係るプリント回路基板及びプリント回路基板の製造方法の実施例を添付図面を参照して詳細に説明し、添付図面を参照して説明するにあたり、同一または対応する構成要素には同一の図面番号を付し、これに対する重複説明は省略する。
一方、本発明に係るプリント回路基板及びプリント回路基板の製造方法の実施例を説明するにおいて、第１誘電体層１１０ａ、第２誘電体層１１０ｂ２、第３誘電体層１１０ｃ、第４誘電体層１１０ｄ、第５誘電体層１１０ｅ、第６誘電体層１１０ｆ、第７誘電体層１１０ｇ及び第８誘電体層１１０ｈは、特に区別する必要がない限り、誘電体層と通称する。また、第１内部電極層２１０ａ、第２内部電極層２１０ｂ、第３内部電極層２１０ｃ、第４内部電極層２１０ｄ、第５内部電極層２１０ｅ及び第６内部電極層２１０ｆも区別する必要がない限り、内部電極層と通称する。
＜プリント回路基板＞
一実施例
図１は、本発明の一実施例に係るプリント回路基板を示す図である。図１を参照すると、本発明の一実施例に係るプリント回路基板１０００は、コア１００と、コンデンサ２００と、貫通ビア３００と、を含み、導体パターン層４１０、４２０、絶縁層５００及び第１ビア６００をさらに含むことができる。
一実施例
図１は、本発明の一実施例に係るプリント回路基板を示す図である。図１を参照すると、本発明の一実施例に係るプリント回路基板１０００は、コア１００と、コンデンサ２００と、貫通ビア３００と、を含み、導体パターン層４１０、４２０、絶縁層５００及び第１ビア６００をさらに含むことができる。
コア１００は、誘電体層を積層して形成される。すなわち、コア１００は、第１誘電体層から第８誘電体層１１０ａ〜１１０ｈが積層された構造を有する。コア１００は、本実施例に係るプリント回路基板１０００の中心部に形成されることができる。コア１００の上面及び／または下面には、後述する導体パターン層４１０及び絶縁層５００との結合力を向上させるために粗さを形成することができる。
誘電体層は、高誘電率のセラミック材料で形成可能である。すなわち、誘電体層は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及びチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）などのセラミック材料を含むことができる。
コア１００がセラミック材料を含む誘電体層で形成されるので、樹脂で形成される通常のコア材に比べて本実施例に係るプリント回路基板１０００がより高い剛性を有し、これにより、ワーページ（ｗａｒｐａｇｅ）の特性が向上されることができる。また、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などのセラミック材料は、通常のコア材に用いられる樹脂よりも熱伝導度が高いので、本実施例に係るプリント回路基板１０００は、放熱特性が向上されることができる。
コンデンサ２００は、隣接する誘電体層の間に形成される内部電極層と、隣接する内部電極層に互いに異なる極性の電荷を印加するように、隣接する内部電極層を交互に接続する接続ビア２２１、２２２とを含み、コア１００に形成される。
すなわち、コンデンサ２００は、本実施例に係るプリント回路基板１０００のコア１００に直接形成するので、コンデンサを基板とは別に製造した後に基板のキャビティ内に内蔵する従来の技術とは異なる。
内部電極層は、隣接する誘電体層の間に形成される。例として、図１を参照して説明すると、隣接する第１誘電体層１１０ａと第２誘電体層１１０ｂ２との間に第１内部電極層２１０ａが形成されることができる。他の内部電極層２１０ｂから２０１ｆにおいても同様である。第１内部電極層２１０ａと第２内部電極層２１０ｂのように、隣接する内部電極層には互いに異なる極性の電荷が印加される。したがって、隣接する二つの内部電極層とその間に形成された誘電体層は一つのコンデンサ層として作用することができる。すなわち、第１内部電極層２１０ａ−第２誘電体層１１０ｂ−第２内部電極層２１０ｂは一つのコンデンサ層として作用することができる。
接続ビア２２１、２２２は、隣接する内部電極層に互いに異なる極性の電荷を印加するように、隣接する内部電極層を交互に接続する。例として、図１を参照して説明すると、接続ビア２２１は、第１、第３、及び第５内部電極層２１０ａ、２１０ｃ、２１０ｅを互いに接続し、接続ビア２２２は、第２、第４、及び第６内部電極層２１０ｂ、２１０ｄ、２１０ｆを互いに接続する。よって、第１内部電極層２１０ａと第２内部電極層２１０ｂのように互いに隣接する内部電極層は、交互に接続ビア２２１、２２２に接続される。
本実施例に係るプリント回路基板１０００のコア１００は、後述する貫通ビア３００が形成される領域を除いた残りの領域にコンデンサ２００を複数形成することができる。本実施例の変形例では、後述する貫通ビア３００が形成される領域を除いた残りの領域に一つのコンデンサ２００を形成することができる。後者の場合には、貫通ビア３００がコア１００のコンデンサ２００を貫通することができ、この場合、内部電極層には貫通ビア３００と電気的に分離されるようにパターンを形成することができる。
貫通ビア３００は、コア１００を貫通する。貫通ビア３００は、コア１００においてコンデンサ２００が形成されていない領域に形成される。貫通ビア３００は、コア１００を貫通し、コア１００の上面及び下面に形成される、後述する導体パターン層４１０を互いに接続する。
上述した内部電極層、接続ビア２２１、２２２、及び貫通ビア３００は伝導性物質を含むので、電気信号は、内部電極層、接続ビア２２１、２２２及び貫通ビア３００を介してコア１００の外部に形成される導体パターン層４１０、４２０に伝達されることができる。
内部電極層、接続ビア２２１、２２２、及び貫通ビア３００のうちの少なくとも１種は銀（Ａｇ）を含むことができる。また、内部電極層、接続ビア２２１、２２２、及び貫通ビア３００のうちの少なくとも１種はパラジウム（Ｐｄ）を含むことができる。内部電極層、接続ビア２２１、２２２、及び貫通ビア３００のすべては、パラジウム（Ｐｄ）−銀（Ａｇ）の合金を含むことが好ましいが、これに限定されることはない。
導体パターン層４１０、４２０は、コア１００の上面及び／または下面に形成される。導体パターン層４１０、４２０は、伝導性物質を含み、電気信号を伝達する。伝導性物質は、銅（Ｃｕ）であってもよいが、これに限定されない。
図１には、導体パターン層４１０、４２０がコア１００の上面及び下面に形成されていることが示されているが、これは例示にすぎない。すなわち、導体パターン層４１０、４２０は、コアの上面または下面のみに形成されることも可能である。
絶縁層５００は、異なる層に形成される導体パターン層４１０、４２０を電気的に絶縁させるものであって、絶縁樹脂を含む材質で形成される。
絶縁層５００は、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂、ポリイミドのような熱可塑性樹脂を含むことができ、感光性絶縁樹脂を含むことができる。また絶縁層５００は、絶縁樹脂にガラス繊維が含浸されたプリプレグで形成されるか、絶縁樹脂にフィラーが含有されたビルドアップフィルムで形成されることができる。
第１ビア６００は、絶縁層５００を媒介にして互いに異なる層に形成される導体パターン層４１０、４２０が電気的に接続されるように絶縁層５００を貫通して形成される。第１ビア６００は、絶縁層５００にビアホールを加工し、その後、ビアホールに伝導性物質を充填して形成するか、またはビアホールにめっきを施して形成することができる。
第１ビア６００は、伝導性金属として用いられるものであれば制限されずに適用できる。導体パターン層４１０、４２０が銅で形成される場合は、第１ビア６００も銅で形成することができ、この場合、第１ビア６００と導体パターン層４１０、４２０との結合力が向上することができる。
他の実施例
図２は、本発明の他の実施例に係るプリント回路基板を示す図である。
図２は、本発明の他の実施例に係るプリント回路基板を示す図である。
図２を参照すると、本発明の他の実施例に係るプリント回路基板２０００は、本発明の一実施例に係るプリント回路基板１０００の構成をすべて含み、ハンドリング層７００及び第２ビア８００をさらに含む。
ハンドリング層７００は、導体パターン層４１０とコア１００との間に形成され、第２ビア８００が形成される。本発明の一実施例に係るプリント回路基板１０００では、コア１００の上面と下面に導体パターン層４１０が形成されたが、本実施例に係るプリント回路基板２０００においては、コア１００の上面と下面にハンドリング層７００がそれぞれ形成され、ハンドリング層７００のそれぞれの上面に導体パターン層４１０が形成される。
ハンドリング層７００は、工程間のコア１００の取り扱いを容易にし、コア１００が外部に露出されることを防止することができる。ハンドリング層７００は、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂、ポリイミドのような熱可塑性樹脂を含むことができ、感光性絶縁樹脂を含むこともできる。また、ハンドリング層７００は、絶縁樹脂にガラス繊維が含浸されたプリプレグで形成されるか、絶縁樹脂にフィラーが含有されたビルドアップフィルムで形成されることができる。
第２ビア８００は、貫通ビア３００と導体パターン層４１０とを互いに接続し、コンデンサ２００と導体パターン層４１０とを互いに接続する。第２ビア８００は、ハンドリング層７００にビアホールを加工し、その後、ビアホールに伝導性物質を充填して形成するか、ビアホールにめっきを施して形成することができる。
＜プリント回路基板の製造方法＞
一実施例
図３から図１１は、本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法を説明するために、製造工程を順次示す図である。
一実施例
図３から図１１は、本発明の一実施例に係るプリント回路基板の製造方法を説明するために、製造工程を順次示す図である。
図３及び図４を参照すると、本実施例に係るプリント回路基板１０００の製造方法は、誘電体シート１０にホールを形成するステップを含む。
誘電体シート１０は、高誘電率のセラミック粉末を用いて形成することができる。すなわち、誘電体シート１０は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及びチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３） などのセラミック粉末を含むことができる。誘電体シート１０は、セラミック粉末とバインダーなどの添加剤を混合してスラリー（ｓｌｕｒｒｙ）を製造し、ドクターブレード法などの方法によりシート状に形成することができる。
その後、誘電体シート１０にホール２１、２２を加工する。誘電体シート１０に加工されるホール２１、２２は、接続ビア形成用ホール２１及び貫通ビア形成用ホール２２を含むことができる。ホール２１、２２は、ＣＮＣドリルリングにより誘電体シート１０に形成可能であるが、ホール２１、２２の形成方法がこれに限定されることはない。
図５を参照すると、本実施例に係るプリント回路基板１０００の製造方法は、誘電体シート１０上に伝導性ペースト層３０を形成し、ホール２１、２２に伝導性ペーストを充填して中間シート４０を形成するステップを含む。
伝導性ペーストは、誘電体シート１０に形成されたホール２１、２２に充填され、誘電体シート１０上に伝導性ペースト層３０を形成するように誘電体シート１０上に塗布される。
伝導性ペーストは、誘電体シートの焼結温度よりも融点の高い伝導性金属を含むことができる。例として、伝導性金属は、パラジウム（Ｐｄ）−銀（Ａｇ）の合金であってもよい。
中間シート４０は、誘電体シート１０上に伝導性ペースト層３０が塗布されることにより形成される。
図６を参照すると、本実施例に係るプリント回路基板１０００の製造方法は、中間シート４０ａ〜４０ｇを複数積層して積層体５０を形成するステップを含む。
積層体５０は、複数の中間シート４０ａ〜４０ｇに形成された基準ホール（図示せず）を用いて複数の中間シート４０ａ〜４０ｇを整列させ、順次積層して形成することができる。
図７を参照すると、本実施例に係るプリント回路基板１０００の製造方法は、積層体５０を焼結してコア１００を形成するステップを含む。
積層体５０を焼結して、コア１００を形成する。積層体５０の焼結は、誘電体シート１０を構成するセラミック粉末の焼結温度にて行われることができる。これにより、誘電体シート１０が誘電体層１１０ａ〜１１０ｈに焼結され、伝導性ペースト層３０が内部電極層２１０ａ〜２１０ｆに焼結される。また、誘電体シート１０に形成された接続ビア形成用ホール２１を充填する伝導性ペースト及び貫通ビア形成用ホール２２を充填する伝導性ペーストは、それぞれ接続ビア２２１、２２２及び貫通ビア３００に焼結される。
図８を参照すると、本実施例に係るプリント回路基板１０００の製造方法は、コア１００を形成するステップの後に、コア１００の上面及び／または下面に導体パターン層４１０を形成するステップを含む。
導体パターン層４１０は、コア１００の上面及び／または下面に、導体膜を形成した後にエッチングで導体膜を選択的に除去することで形成するか（サブトラックティブ法）、選択的に導体パターンを成膜するアディティブ法（ｆｕｌｌ ａｄｄｉｔｉｖｅ法、ｓｅｍｉ−ａｄｄｉｔｉｖｅ法、またはｍｏｄｉｆｉｅｄ ｓｅｍｉ−ａｄｄｉｔｉｖｅ法の全てを含む意味として使用する）を用いて形成することができる。サブトラックティブ法（Ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ）またはアディティブ法（Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ）は公知の技術であるので詳細な説明を省略する。
図９を参照すると、本実施例に係るプリント回路基板１０００の製造方法は、導体パターン層４１０上に形成され、絶縁樹脂を含む絶縁層５００を形成するステップを含む。
絶縁層５００は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリイミドなどの熱可塑性樹脂を含むことができ、感光性絶縁樹脂を含むことができる。また、絶縁層５００は、絶縁樹脂にガラス繊維が含浸されたプリプレグで形成されるか、絶縁樹脂にフィラーが含有されたビルドアップフィルムで形成されることができる。
絶縁層５００は、導体パターン層４１０が形成されたコア１００上に絶縁樹脂を含む絶縁フィルムを整列し、その後、加熱加圧して形成することができ、導体パターン層４１０が形成されたコア１００の一面上に液状の絶縁材を塗布した後に硬化させて形成することもできる。
図１０及び図１１を参照すると、本実施例に係るプリント回路基板１０００の製造方法は、絶縁層５００に第１ビア６００を形成し、絶縁層５００上に他の導体パターン層４２０を形成するステップを含むことができる。
第１ビア６００は、絶縁層５００にビアホールＶＨを加工した後に、伝導性物質を充填することで形成することができる。絶縁層５００上に形成される他の導体パターン層４２０は、上述したサブトラックティブ法またはアディティブ法を用いて形成することができる。アディティブ法により他の導体パターン層４２０を形成する場合、第１ビア６００と他の導体パターン層４２０とは同時に形成することが可能である。
一方、導体パターン層４２０が最外層を形成する場合、導体パターン層４２０が形成された後に、導体パターン層４２０上にソルダーレジスト層ＳＲを形成することができる。
他の実施例
本発明の他の実施例に係るプリント回路基板２０００の製造方法は、本発明の一実施例に係るプリント回路基板１０００の製造方法と同様であるが、コア１００を形成するステップと導体パターン層４１０を形成するステップとの間にコア１００の上面及び／または下面にハンドリング層７００を形成し、ハンドリング層７００に第２ビア８００を形成するステップをさらに含む。本実施例に係るプリント回路基板の製造方法を説明するにあたり、本実施例に係る製造方法により形成されたプリント回路基板２０００を示した図２を参照することにする。
本発明の他の実施例に係るプリント回路基板２０００の製造方法は、本発明の一実施例に係るプリント回路基板１０００の製造方法と同様であるが、コア１００を形成するステップと導体パターン層４１０を形成するステップとの間にコア１００の上面及び／または下面にハンドリング層７００を形成し、ハンドリング層７００に第２ビア８００を形成するステップをさらに含む。本実施例に係るプリント回路基板の製造方法を説明するにあたり、本実施例に係る製造方法により形成されたプリント回路基板２０００を示した図２を参照することにする。
図２を参照すると、ハンドリング層７００は、工程間のコア１００の取り扱いを容易にし、コア１００が外部に露出することを防止するためにコア１００の上面及び／または下面に形成される。
ハンドリング層７００は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリイミドなどの熱可塑性樹脂を含むことができ、感光性絶縁樹脂を含むこともできる。また、ハンドリング層７００は、絶縁樹脂にガラス繊維が含浸されたプリプレグで形成されるか、絶縁樹脂にフィラーが含有されたビルドアップフィルムで形成されることができる。
第２ビア８００は、貫通ビア３００と導体パターン層４１０とを互いに接続し、コンデンサ２００と導体パターン層４１０とを互いに接続する。第２ビア８００は、ハンドリング層７００にビアホールを加工し、その後、ビアホールに伝導性物質を充填して形成するか、ビアホールにめっきを施して形成することができる。
以上、本発明の一実施例について説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば特許請求の範囲に記載された本発明の思想から逸脱しない範囲内で、構成要素の付加、変更、削除または追加などにより本発明を多様に修正及び変更することができ、これも本発明の権利範囲内に含まれるものといえよう。
ＶＨ ビアホール
ＳＲ ソルダーレジスト層
１０ 誘電体シート
２１ 接続ビア形成用ホール
２２ 貫通ビア形成用ホール
３０ 伝導性ペースト層
４０ 中間シート
５０ 積層体
１００ コア
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ、１１０ｇ、１１０ｈ 誘電体層
２００ コンデンサ
２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄ、２１０ｅ、２１０ｆ 内部電極層
２２１、２２２ 接続ビア
３００ 貫通ビア
４１０、４２０ 導体パターン層
５００ 絶縁層
６００ 第１ビア
７００ ハンドリング層
８００ 第２ビア
１０００、２０００ プリント回路基板
ＳＲ ソルダーレジスト層
１０ 誘電体シート
２１ 接続ビア形成用ホール
２２ 貫通ビア形成用ホール
３０ 伝導性ペースト層
４０ 中間シート
５０ 積層体
１００ コア
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ、１１０ｅ、１１０ｆ、１１０ｇ、１１０ｈ 誘電体層
２００ コンデンサ
２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄ、２１０ｅ、２１０ｆ 内部電極層
２２１、２２２ 接続ビア
３００ 貫通ビア
４１０、４２０ 導体パターン層
５００ 絶縁層
６００ 第１ビア
７００ ハンドリング層
８００ 第２ビア
１０００、２０００ プリント回路基板
Claims (11)
- 誘電体層が積層されて形成されたコアと、
隣接する上記誘電体層の間に形成される内部電極層、及び隣接する上記内部電極層に互いに異なる極性の電荷を印加するように、隣接する上記内部電極層を交互に接続する接続ビアを含み、前記コアに形成されるコンデンサと、
前記コアを貫通する貫通ビアと、
を含むプリント回路基板。 - 前記コアの上面及び／または下面に形成される導体パターン層と、
前記導体パターン層上に形成され、絶縁樹脂を含む絶縁層と、
前記絶縁層に形成される第１ビアと、をさらに含む請求項１に記載のプリント回路基板。 - 前記導体パターン層と前記コアとの間に形成され、第２ビアが形成されたハンドリング層をさらに含む請求項２に記載のプリント回路基板。
- 前記誘電体層は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を含む請求項１から請求項３のいずれか1項に記載のプリント回路基板。
- 前記誘電体層は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）を含む請求項１から請求項３のいずれか1項に記載のプリント回路基板。
- 前記内部電極層、前記接続ビア、及び前記貫通ビアのうちの少なくとも１種は、銀（Ａｇ）を含む請求項１から請求項５のいずれか1項に記載のプリント回路基板。
- 前記内部電極層、前記接続ビア、及び前記貫通ビアのうちの少なくとも1種は、パラジウム（Ｐｄ）を含む請求項１から請求項５のいずれか1項に記載のプリント回路基板。
- 誘電体シートにホールを形成するステップと、
前記誘電体シート上に伝導性ペースト層を形成し、前記ホールに伝導性ペーストを充填して中間シートを形成するステップと、
前記中間シートを複数積層して積層体を形成するステップと、
前記積層体を焼結してコアを形成するステップと、
を含むプリント回路基板の製造方法。 - 前記ホールは、
接続ビア形成用ホールと貫通ビア形成用ホールとを含む請求項８に記載のプリント回路基板の製造方法。 - 前記コアを形成するステップの後に、
前記コアの上面及び／または下面に導体パターン層を形成するステップと、
前記導体パターン層上に形成され、絶縁樹脂を含む絶縁層を形成するステップと、
前記絶縁層に第１ビーアを形成するステップと、
をさらに含む請求項８または請求項９に記載のプリント回路基板の製造方法。 - 前記コアを形成するステップと前記導体パターン層を形成するステップとの間に、
前記コアの上面及び／または下面にハンドリング層を形成し、前記ハンドリング層に第２ビーアを形成するステップをさらに含む請求項１０に記載のプリント回路基板の製造方法。
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